Erdwärmesonden und Flächenkollektoren
January 20, 2012 | Erdwärme, Erdwärmeheizung
Erdwärme ist eine der wichtigsten Energiequellen und steht zu jeder Tages- und Nachtzeit zur Nutzung unmittelbar zur Verfügung. Wird Erdwärme zum Heizen eingesetzt, so werden vielfach Erdwärmesonden oder ein Flächenkollektor in den Boden eingebracht, um die Erdwärme zu fördern und um an eine Wärmepumpe zu transportieren. Bei der Auswahl zwischen Erdwärmesonde oder Flächenkollektor sowie der Planung sollten jedoch einige wichtige Eigenschaften der Erdwärme beachtet werden. Was es zu beachten gilt, will man Erdwärmesonden oder Flächenkollektoren nutzen, haben wir im Folgenden zusammengestellt.
Erdwärmeheizung einbauen – die Planung
Ausgangspunkt bei der Planung einer Erdwärmeheizung sind der Wärmebedarf des Hauses und die Wärmeeigenschaften des Bodens. Bei einem Neubau berechnet in aller Regel der Statiker den Wärmebedarf bei der Ausarbeitung der Baugenehmigung. Bei einem Altbau sollte ein Energieberater beauftragt werden, der den Wärmebedarf des Hauses innerhalb eines Energiebedarfsausweises berechnet. Die Wärmeeigenschaften des Bodens, die sogenannte Kälteentzugsleistung, kann vielfach bei der Unteren Wasserbehörde oder beim zuständigen geologischen Landesamt erfragt werden. In einigen Bundesländern gibt es auch im Internet Karten, aus denen die Entzugsleistung des jeweiligen Standorts ermittelt werden kann. Liegen diese Daten vor, so können die Größe eines Flächenkollektors und auch die Länge der Erdwärmesonden berechnet werden.
Größe des Flächenkollektors planen
Die Größe eines Flächenkollektors kann für ein Einfamilienhaus unter Anwendung der einschlägigen VDI-Normen recht einfach überschlägig ermittelt werden. Hat das Haus einen Wärmebedarf von zum Beispiel 12 Kilowatt so müssten rund Dreiviertel des Wärmebedarfs aus Erdwärme gewonnen werden. Werden also 9 Kilowatt Kälteentzugsleistung benötigt und lassen sich durch einen Flächenkollektor zum Beispiel 0,02 Kilowatt pro Quadratmeter erzielen, so müsste der Flächenkollektor eine ungefähre Größe von 450 Metern haben. Um genauere Berechnungen anzustellen, sollte zum einen berücksichtigt werden, dass es unterschiedliche Arten von Flächenkollektoren gibt, die natürlich auch unterschiedlich verlegt werden.
Zum anderen muss berücksichtigt werden, dass auch die individuellen Anforderungen des Hauses wie z. B. die Vorlauftemperatur die Auslegung des Flächenkollektors beeinflussen. Ähnlich der Berechnung des Flächenkollektors, lässt sich die benötigte Länge der Erdwärmesonden bestimmen. Nimmt man an, dass pro Meter Erdwärmesonde eine Kälteentzugsleistung von 0,05 Kilowatt erzielt werden kann, so müsste im vorher genannten Beispiel 180 Meter tief gebohrt werden. In der Praxis würde man dies durch zwei Erdwärmesonden herstellen.
Diese theoretischen Erwägungen lassen nun noch keine verbindliche Entscheidung zu, ob es besser ist, einen Flächenkollektor zu installieren oder Erdwärmesonden zu bohren. Vorausgesetzt man hat nach obiger Berechnung eine ausreichend große Grundstücksfläche, so sollte bei der Entscheidung für einen Flächenkollektor grundsätzlich berücksichtigt werden, dass der Grundstücksteil, auf dem der Flächenkollektor eingebracht wird, langfristig nur eingeschränkt nutzbar wird. Dies liegt zum einen daran, dass der Flächenkollektor aufgrund der Verlegetiefe von etwa 1,50 Metern auch saisonal beeinflusst wird. Das heißt, dass der Boden um den Flächenkollektor in der Heizperiode im Winter auskühlt und sich erst im Sommer regenerieren muss. Dies wiederum bedingt, dass die Oberfläche des Flächenkollektors nicht verschattet sein sollte. Eine Bepflanzung mit Bäumen ist zudem nicht ratsam, da langfristig das Wurzelwerk der Bäume den Flächenkollektor beschädigen könnte. Der Flächenkollektor sollte also idealer Weise dauerhaft von einem Rasenstück überdeckt werden.
Reicht der Grundstücksplatz für einen Flächenkollektor nicht aus oder wird langfristig eine weitere Bebauung des Grundstücks in Erwägung gezogen, so sollte geprüft werden, ob die Bohrung von Erdwärmesonden möglich ist. Hierzu sollte zunächst erfragt werden, ob eine Erdwärmebohrung überhaupt erlaubt ist. Das hängt in aller Regel davon ab, ob ein Trinkwasserleiter durch die Bohrung gefährdet werden könnte. Erste Auskunft gibt hier die Untere Wasserbehörde des Kreises. Gibt diese „grünes Licht“, so sollte der Bohrplatz festgelegt werden.
Der Bohrplatz sollte grundsätzlich so nah wie möglich am späteren Aufstellungsort der Wärmepumpe liegen. Beachten sollte man jedoch, dass rein aus technischen Gründen ein Abstand von etwa 3 Metern vom Haus und aus genehmigungsrechtlicher Sicht ein Abstand von 5 Metern von der Grundstücksgrenze des Nachbarn eingehalten werden muss. Sollen mehrere Erdwärmesonden gebohrt werden, so sollte zwischen den Sonden ein Abstand von mindestens 5 Metern eingehalten werden, damit sich beide Sonden nicht gegenseitig die Erdwärme entziehen. Sind diese Bedingungen erfüllt, steht einer Erdwärmebohrung grundsätzlich nichts mehr im Wege.